水利工程概论

《水利工程概论》复习资料

第一章绪论

一、地球上及我国水资源的总量

地球上 138.6×108亿m³；我国 2.77万亿m³

二、我国水资源的特点

1、水资源总量丰富，人均占有量低

2、水资源在空间上分布不平衡

3、水资源在时间上分布不平衡

4、水资源分布与人口、耕地布局不相适应

三、水利工程的分类

河道整治与防洪工程；农田水利工程；水力发电工程；供水和排水工程；航运工程

四、水力发电工程的两个基本要素

落差、流量

第二章水库、水利枢纽、水工建筑物

一、水库的概念及分类（按库容，径流调节周期）

水库是指在山沟或河流的狭口处建造拦河坝形成的人工湖泊。

按库容大小水库分为：大（1）型水库<库容不小于10×108m3>；

大（2）型水库<库容为（1.0~10）×108m3>；

中型水库<库容为（0.10~1.0）×108m3>；

小（1）型水库<库容为（0.01~0.10）×108m3>；

小（2）型水库<库容为（0.001~0.01）×108m3>。

按径流调节周期长短分为：无调节、日调节、周调节、年调节和多年调节水库。

二、水库的径流调节

水库的径流调节是指利用水库的蓄泄功能有计划地对河川径流在时间上和数量上进行控制和分配。

三、水库的特征水位和特征库容的概念

特征水位：水库工程为完成不同任务，在不同时期和各种水文情况下，需控制达到或允许消落的各种库水位。

特征库容：相应于水库的特征水位以下或两特征水位之间的水库容积。

四、水工建筑物的分类

1、挡水建筑物

2、泄水建筑物

3、输水建筑物

4、取水建筑物

5、整治建筑物

6、专门性水工建筑物

五、水利枢纽布置

水利枢纽布置是水利工程设计研究首要的主要内容。在选择水利枢纽布置方案时，既要满足枢纽的各项任务和功能要求，又要适应枢纽工程区的自然条件，还要便于施工布置，有利于节省投资和缩短工期，因此应在保证运行方便和安全可靠地前提下，力求做到节省工程量、便于施工、缩短工期。一般应进行多方案比较，优选技术经济效益最佳的方案。在进行水利枢纽布置时，应全面考虑设计、

施工、运用、管理、技术经济、环境等方面的要求。

第三章挡水建筑物

一、重力坝的特点及分类

特点：①筑坝材料抗冲击能力强，工作安全，运行可靠。②对地形、地质条件适应性强。③泄洪布置方便，施工导流容易。④施工方便，运行维护简单。⑤结构受力明确，构造简单。

缺点：①坝体剖面尺寸大，材料用量多，内部压应力小，材料的强度不能得到充分发挥；②坝基面面积大，坝底扬压力大，对坝体稳定不利；③坝体体积大，水泥用量大，水化热高，散热差，需要采取严格的温度控制措施。

按泄水条件分：溢流重力坝、非溢流重力坝；

按坝体结构形式分：实体重力坝、宽缝重力坝、空腹（孔腹）重力坝；

按筑坝材料分：混凝土重力坝、浆砌石重力坝。

二、提高重力坝抗滑稳定的工程措施

除了增加坝体自重外，提高坝体抗滑稳定的工程措施，主要按照增加阻滑力、减少滑动力的原则，通过多方案技术经济比较，确定最佳方案组合。常用的工程措施有：①利用水重；②采用有利的坝基开挖轮廓线；③设置齿墙；④防渗排水措施；⑤加固地基；⑥横缝灌浆；⑦预加应力措施；⑧空腹抛石。

三、重力坝应力分析的方法

重力坝的应力分析主要有模型试验和理论分析两种方法，后者包括材料力学法、弹性力学法和有限单元法等。设计规范推荐采用材料力学法，但是，对于高坝，必须采用有限单元法进行分析复核。

【材料力学法：沿坝轴线取单位长度的坝体作为固接在地基上的变截面悬臂梁，按平面形变问题考虑，并假定坝体水平截面上的垂直正应力呈直线分布，按材料力学的偏心受压公式计算。该法计算结果在坝体上部2/3~3/4坝高范围内较为准确，靠近坝基部分不能反映地基对坝体应力的影响，复杂部位也不能反映真实的应力状态。

有限元法：可以较好地反映复杂边界、坝体和坝基的材料不均匀性、材料应力应变的非线性、坝基断层破碎带的影响等，还可以考虑温度应力、地震作用等。】四、重力坝地基加固处理的目的

①提高基岩的整体性和弹性模量；②减少基岩受力后的不均匀变形；③提高基岩的抗压、抗剪强度；④降低坝基的渗透性。

五、拱坝的特点

①受力条件好；②坝体的体积小；③超载能力强，安全度高；④抗震性能好；

⑤施工技术要求高。

六、拱坝的分类

按坝体厚高比可分为：厚拱坝或重力拱坝（T/H>0.35）、中厚拱坝、薄拱坝(T/H<0.2)；

按其坝体形态可分为：单曲拱坝、双曲拱坝。

七、拱坝的体形设计

当坝高已定时，坝体待定的基本尺寸主要是：拱圈的平面形式及各层拱圈轴线的半径和中心角，拱冠梁上下游面的形式以及各高程的厚度。首先要拟定的是平面拱圈的形式及其中心角、半径和厚度，以及拱冠梁的尺寸。

八、拱坝稳定分析的内容

1、局部稳定分析，即取任一高程单位高度的拱圈，分析其稳定性；

2、拱座整体沿滑动面向下游滑动的整体稳定分析，即由拱座上游裂开面、侧裂面、底裂面等构造面和临空面组成“楔形体”，分析其稳定性；

3、坝体绕一岸旋转滑动的整体稳定分析，即当河谷两岸地质情况差异较大时，分析坝体可能绕另一岸旋转滑动稳定性。

九、拱坝应力分析的方法

①圆筒法②纯拱法③拱梁分载法④壳体理论计算方法⑤有限单元法

十、土石坝的分类

按施工方法分为：碾压式土石坝、水力冲填坝、水坠坝、水中填土坝或水中倒土坝、土中灌水坝、定向爆破堆石坝。

按坝体材料和防渗结构分：碾压式土石坝可分为均质坝和分区坝（如心墙坝、斜墙坝、斜心墙坝、土石混合坝、面板坝等）

十一、土石坝的设计要求

1.不允许水流漫顶

2.满足渗流控制要求

3.坝体坝基稳定可靠

4.抵抗其他自然界的破坏作用

十二、土石坝的防渗体

①土质心墙②土质斜墙③人工材料防渗体

十三、土石坝的排水设施

①贴坡排水②棱体排水③褥垫排水④管式排水⑤综合式排水

十四、土石坝失稳破坏的几种形式

1、滑动：坝或坝基材料的抗剪强度不够，沿某一滑动面向下坍塌；

2、液化：细砂或均质砂料，地震、打桩振动、爆炸；

3、塑性流动：坝体或坝基剪应力超过了土料抗剪强度，变形超过弹性极限值，坝坡或坝脚地基土被压出或隆起，坝体产生裂缝或沉陷。

第四章泄水建筑物

一、溢洪道的类型和布置原则

类型：按照在水利枢纽中的位置，溢洪道分为河床溢洪道和河岸溢洪道。河床溢洪道又分为溢流坝、滑雪道、坝身泄水孔；河岸溢洪道在布置和运用上分为正常溢洪道（包括正槽、侧槽、井式、虹吸式溢洪道）和非正常溢洪道。

布置原则：溢洪道的布置应综合考虑泄流量、坝型、地形地质、水流条件及施工因素。地形方面——路线短、土石方开挖量少；地质方面——位于较坚硬的岩基，减少衬砌；水流条件——水流顺畅、避免水头损失及冲刷；施工方面——合理安排出渣路线及弃渣场。

二、正槽溢洪道的组成结构

1.进水渠、

2.控制段、

3.泄槽、

4.出口消能段、

5.尾水渠

三、四种溢流重力坝常用坝后消能设施

1.底流消能、

2.挑流消能、

3.面流消能、

4.戽(hù)流消能

四、水闸的组成

1.上游连接段、

2.闸室、

3.下游连接段

第七章过坝建筑物

一、过坝建筑物的类别以及各类别过坝建筑物的主要类型及工作原理

【通航建筑物】

1.船闸：利用闸室中水位的升降将船舶浮运过坝。按船闸级数分为：单级船